用于切屑去除加工的刀具及其切削刃交換機構的制作方法

在第一方面，本發明涉及一種刀具，該刀具用于切屑去除加工并屬于包括本體和可更換切削刀片的類型，切削刀片可通過切削刃交換機構轉位，有狹長彈射器包含在該切削刃交換機構中，該彈射器在前部中具有用于切削刀片的附接部并且與將彈射器的直線軸向運動轉換成彈射器同時的轉動的轉動工具相互作用。

在第二方面，本發明還涉及這樣一種自主的切削刃交換機構。

背景技術：

最初提到的類型的刀具之前通過US4024777已知。更確切地說，本文描述并例示了除了保持器或棒外還包括具有平行六面體形狀的可轉位切削刀片的類型的車刀，該切削刀片具有四個交替單獨可使用切削刃，并且利用彼此垂直的兩個側支撐表面而可在旋轉方向上固定在刀座中。該切削刀片可以可拆卸地安裝在被包含在一裝置中的軸的前部上的附接部中，并且該切削刀片與附接部一起旋轉，該附接部被直線向外推至切削刀片已經離開刀座的位置。在后部中，軸包括活塞，該活塞密封于圓柱形鉆孔的內側，活塞可在該圓柱形鉆孔內來回移動。換言之，鉆孔形成壓力流體缸，該壓力流體缸被分成壓力流體(例如液體或氣體)可以分別供應和從中抽出的正壓室和負壓室，用于推出切削刀片并將切削刀片轉位，或者用于將切削刀片帶回到刀座中的可操作位置。軸的轉動通過固定的導向銷提供，該固定的導向銷突入鉆孔和活塞中并接合具有斜切的端邊緣表面的多個前齒之間的齒隙，被包含在同一活塞中的后齒組的斜切的邊緣表面與該斜切的端邊緣表面相互作用。

該已知刀具的缺點是，切削刀片在附屬刀座中的夾緊不可靠，并且適應切削刀片裝配到刀座中的公差存在問題。另一缺點是，刀具制造復雜且昂貴。

技術實現要素：

本發明旨在消除通過US 4024777已知的刀具的上述缺點并且旨在提供，在一方面，一種所討論種類的改進刀具以及在另一方面，這樣一種切削刃交換機構。因此，本發明的主要目的是提供一種形成有切削刃交換機構的刀具以及一種保證切削刀片的簡單且快速轉位以及切削刀片在其可操作狀態下的長期可靠固定的自主的切削刃交換機構。此外，本發明旨在允許切削刃交換機構不僅用于諸如車刀的固定式刀具，而且用于可移動刀具，尤其是可旋轉銑刀。

根據本發明，至少主要目的通過借助已經被賦予所附權利要求1限定的特征的、引言提到的切削刃交換機構來實現。

根據本發明的切削刃交換機構包括止擋圈以及支架，該止擋圈可相對于本體固定錨固并且彈射器可通過該止擋圈來回移動，支架被包含在彈射器的后部中，有布置在支架和止擋圈之間的可壓縮的力發生器，該力發生器旨在將止擋圈與支架分開。由于根據本發明的切削刃交換機構已經設有以這樣的方式形成使得其旨在將支架壓離止擋圈的力發生器，因此力發生器將旨在將位于其外端的切削刀片壓向止擋圈，使得可以將切削刀片可靠且明確地推靠于用于布置切削刀片的本體的刀座。由于力發生器屬于壓縮類型，因此通過需要提供僅一個壓縮動力的事實而允許簡單操縱，并且其功能變得可靠。通過抵抗彈簧的作用而推出彈射器，各自切削刀片的轉位以及更換可以以簡單、方便且快速的方式進行。

因此，本發明基于的構思在于：形成包括切削刃交換機構的類型的刀具，使得一個或多個切削刀片的轉位和/或更換可以快速且易于進行，同時切削刀片在可操作位置上的固定變得可靠。為此，切削刃交換機構使用壓縮彈簧或另一可壓縮的力供應構件，例如氣體彈簧，該壓縮彈簧或氣體彈簧通過顯著彈簧力可將縮回的彈射器保持在切削刀片明確地被固定按壓在附屬刀座中的位置上。直到切削刀片應被轉位(或更換)，例如心軸的適當附件才可用于克服彈簧力并且在彈射器的同時的轉動過程中將彈射器向切削刀片的新的轉位位置推出。

可以以很多不同的方式提供用以進行沿由每一切削刀片的切削刃的數量確定的弧角(例如，對于六刃切削刀片來說是60°)的轉動運動的任務。在一個實施例中，任務被分配于在一方面的多組適當切削刃交換機構的斜切齒與在另一方面的刀座中的和切削刀片的多組凸狀(male-like)嵌齒之間。通過形成在這種相互作用嵌齒之間的間隙，該相互作用嵌齒具有在一方面的傾斜齒側面以及在另一方面的陡峭上升齒側面，切削刀片和彈射器的最后轉動可通過傾斜齒側面相對于彼此滑動進行直至一對陡峭上升齒側面彼此推靠。具體地說，如果刀具是銑刀(或另一可旋轉刀具)，則多個切削刀片中的每個切削刀片可以分別安裝在一個彈射器上，該彈射器在同一個單一操作中可以被推出并且同時轉動，以呈現新的轉位位置。

與本發明相對比，在通過US 4024777已知的刀具中，當切削刀片可操作時，在腔室中必須持續地保持液壓壓力或氣體壓力，以保持插入在鉆孔中的彈射器。如果泄漏在泵與缸的正壓室之間的流體管道系統中(或在附屬的控制系統中)的某些地方發生，則切削刀片可能變松并且導致不僅被轉動的工件而且機器的環境中的損壞。此外，所述已知刀具的制造比根據本發明的刀具復雜和昂貴得多，最大的原因是，錯綜復雜的管道必須在刀體中鉆出并且連接到外部固定式泵。此外，最后提到的事實意味著，已知裝置在實踐中僅適合用于諸如車刀的固定式刀具，而不適合用于諸如銑刀的可旋轉刀具。此外，應當指出，確定切削刀片的轉動位置的鎖定銷與被包含在切削刀片的刀座中的側支撐表面之間的公差鏈變得較長且笨拙，導致切削刀片在刀座中的裝配具有變成不精確的風險。

在一個實施例中，止擋圈以及支架被包含在一對套筒中，該套筒還包括與彈射器徑向分離開的筒壁，力發生器放置在彈射器和筒壁之間，此外，使彈射器在其直線發射過程中轉動的轉動工具被包含在套筒的筒壁中。以這樣的方式，彈射器轉動所需的轉動工具與筒壁形成一體，這易于制造并且以可靠的方式將彈簧保持在所需位置。

在上述實施例中，轉動工具可由兩組指向彼此的尖齒構成，該兩組尖齒形成在筒壁中并且其中的每個尖齒包括在齒尖和齒隙底部之間延伸的斜切的邊緣表面。以這樣的方式，便于切削刃交換機構的制造。

在另一實施例中，包含在切削刃交換機構中的止擋圈包括刀座，該刀座用于接納切削刀片、呈具有切向間隔開的嵌齒的齒圈的形式，嵌齒包括一起界定各自齒槽(gash)的淺度傾斜的齒側面以及陡峭傾斜的齒側面，此外，切削刀片還包括具有布置用以與第一齒圈的齒槽嚙合的類似的嵌齒的第二齒圈。以這樣的方式，以簡單的方式實現了用來完成由齒提供的轉動運動的有效方法，使得齒被置于齒尖定位成彼此交疊的位置，以能夠開始新的轉動運動。

在一個實施例中，力發生器是諸如例如螺旋彈簧的壓縮彈簧。有利地是，這是簡單且可靠的部件。

在一個實施例中，切削刃交換機構被部分地布置在刀體中的鉆孔中，至少力發生器位于該鉆孔中。以這樣的方式，能夠保護力發生器免受本體內的切屑侵害。

附圖說明

在圖中：

圖1是示出根據本發明的刀具的局部分解仰視圖，

圖2是進行刀具的切削刀片的轉位的、呈心軸的形式的用點劃線示出的附件，

圖3是示出切削刀片以及包含在根據本發明的切削刃交換機構中的用于切削刀片轉位的那些部件的立體分解圖，

圖4是示出包含在切削刃交換機構中的一對套筒(即徑向外套筒和徑向內套筒)以及在該一對套筒之間作用的壓縮彈簧的放大分解圖，

圖5是示出切削刀片以及外套筒的立體分解圖，

圖6是內套筒的側視圖，

圖7是外套筒的側視圖，

圖8是切削刀片的側視圖，

圖9是圖6中的IX–IX剖視圖，

圖10是圖7中的X–X剖視圖，

圖11是圖8中的XI–XI剖視圖，

圖12是圖7的XII–XII端視圖，

圖13是圖8中的切削刀片的XIII–XIII端視圖，

圖14是相對于圖5放大的立體分解圖，示出了包含在外套筒的刀座中的一系列嵌齒如何與沿切削刀片的背面的類似的一組嵌齒相互作用，

圖15是說明用于切削刃交換機構的(空的)鉆孔設計的、通過刀具的本體的一半的局部剖面，

圖16是示出切削刃交換機構以及與鉆孔分離開的附屬切削刀片的局部立體圖，

圖17是示出在可操作狀態下的切削刀片的、本體的局部剖視側視圖，

圖18是示出在轉位過程中的在彈射狀態下的切削刀片的、對應于圖17的側視圖，

圖19是示出在切削刀片可操作時的狀態下切削刃交換機構的內套筒和外套筒的立體圖，以及

圖20a-20f是示出在切削刀片的轉位過程中的不同階段的、切削刃交換機構的功能的一系列圖，以及

圖21是示出說明應用于車刀的本發明的局部分解仰視圖。

具體實施方式

本發明示出為主要應用于呈在圖1-20中示出的面銑刀的形式的銑刀。然而，也能夠將本發明用于另一適當的切屑去除刀具，例如車刀。

因此，在圖1中，示出了銑刀，該銑刀包括本體或刀體1以及多個可更換切削刀片2。本體1包括一對相反的面(分別是正面和背面(也可以被稱為前端和后端))3、4以及外周面或包絡面5，包絡面5在正面和背面之間延伸。中心軸線C1在正面3和背面4之間延伸，刀體可在該中心軸線C1上旋轉。為此，包絡面5形成在中心軸線上的幾何旋轉表面。

在該示例中，切削刀片2的數量合計為十個。切削刀片之間的間距是均勻的并且等于36°。

在圖1中，切削刀片2之一連同總的標注為6的切削刃交換機構以及螺釘7示出與刀體1分解開。其它九個切削刀片示出在它們可操作并且與附屬刀座接合的位置上。

本體1包括中心的中空空間8，中空空間8在該示例中是通孔，即開口于正面3以及背面4的孔。孔由呈一個或多個呈現成由平行于中心軸線C1的直母線生成的圓柱面的形式的內部限制表面9界定。

還應當指出，凹槽11埋設于本體的背面4中。通過該凹槽，所需扭矩可以從驅動源轉移到本體。

有開口于本體的包絡面5中的多個鉆孔10，該多個鉆孔10具有容納切削刃交換機構6以及附屬切削刀片2的作用。所述鉆孔10的中心軸線標注為C2并且相對于本體的中心軸線C1基本徑向定向，更確切地說，使得它們從中心軸線C1等角度地輻射。

現參照圖3-5的分解圖，圖3-5以放大比例示出了單獨切削刃交換機構6的結構。該機構的部件包括一對大致筒形套筒，其中的第一套筒標注為12而第二套筒標注為13。呈簡單機械壓縮彈簧、即螺旋壓縮彈簧的形式的可壓縮力發生器14作用在這些套筒之間。兩個套筒中的套筒12形成在本體中的徑向外套筒，而套筒13形成徑向內套筒。

外套筒12(參見圖4和10)包括在一方面的用于彈簧14的前環狀止擋圈15，以及在另一方面的后筒壁16。止擋圈15具有小于筒壁16的內徑的內徑。以這樣的方式，得到周向臺肩表面17，彈簧14的外端可以被推靠于周向臺肩表面17。

一組齒18形成在后筒壁16中，這些齒向后指向，并且每個齒包括在一方面的第一斜切的邊緣表面19以及在另一方面的第二邊緣表面20，在本示例中，第二邊緣表面20是直的并軸向延伸。斜切邊緣表面19從齒尖21a延伸到各自齒隙的底部21b。邊緣表面19的梯度從底部21b到齒尖21a基本上均勻。

內套筒13還包括前部和后部22、23，其中的前部22是具有齒24的筒壁，而后部23用作支架。有具有內螺紋的孔25包含在支架23的后部中。孔25的直徑小于筒壁22的內徑。以這樣的方式，形成環狀臺肩表面26，彈簧14的內端可以鄰靠于環狀臺肩表面26。齒24還包括斜切的邊緣表面27以及直的軸向延伸的邊緣表面28。每個這種邊緣表面在齒尖29a和齒隙底部29b之間延伸。應當指出，圓錐形表面31形成支架23的向后漸縮終止部。

還有狹長桿32(參見圖3)包含在切削刃交換機構6中，狹長桿32在后端中包括外螺紋33而在前端包括內螺紋34，在該示例中，內螺紋34形成在頭部35中。桿32和支架23一起形成彈射器，該彈射器可相對于止擋圈15直線移動。

在所示刀具實施例中，切削刀片2是雙面的并且沿兩個相反面中的每面形成有六個交替單獨可使用切削刃36，切削刃36可相對于本體要么向外要么向內轉動。為此，套筒12、13的齒18、24的數量合計恰好六個。

在所例示刀具中，切削刃交換機構6的外套筒12相對于本體1固定錨固。更確切地說，套筒12通過一對平坦表面38在旋轉方向上固定，平坦表面38鄰靠于所述鉆孔10中的平坦表面39(參見圖16)。

在進一步描述切削刃交換機構6之前，參照圖15和16，在圖15和16中，可以看見，總的標注為10的鉆孔包括三個不同直徑的不同筒形段40、41、42。內段40通過開口43開口于中空空間8的內表面9中并具有最小(內)直徑。中間段41具有稍微大一點的直徑。以這樣的方式，本身狹窄但仍顯著的環狀臺肩44形成在段40和41之間。最外段42具有比中間段41大得多的直徑。因此，相對較寬的臺肩表面45形成在段41和42之間。鉆孔10中的徑向外段42具有足夠大半徑和足夠大深度，以容納切削刀片2的大部分。參見圖17。

如圖10所示，套筒12包括狹窄的外臺肩46，當套筒12安裝在鉆孔10中，臺肩46可以被推靠于臺肩44。有具有圓錐形部分表面48的兩個螺紋孔47開口于較寬的臺肩表面45(參見16)中，斜槽49(具有半圓柱形形狀)在圓錐形部分表面48的延伸范圍中延伸。類似的斜槽50以及圓錐形部分表面51也形成在套筒12(參見圖5)的外凸的部分表面中。

圖3和15所示的并具有圓錐形頭部53的兩個螺釘52用于緊固到螺紋孔47中，頭部53被推靠于圓錐形部分表面48、51，以將套筒12軸向固定在附屬鉆孔10中。同時地，套筒通過成對平坦表面38、39在旋轉方向上固定。換言之，套筒12在其安裝好的狀態下非軸向地而是在角度轉動方向上固定錨固。

包含在可移動套筒13中的支架23在該示例中與桿32固定連接，更確切地說，通過呈外螺紋33和內螺紋25的形式的螺紋接頭固定連接。然而，也可以使用其它接頭。甚至能夠在支架相對于桿軸向固定的前提下，將支架23布置成可相對于桿旋轉。

為此，應當指出，所述切削刃交換機構是自主的，即：使得兩個套筒以及彈射桿以可以(通過螺釘52)安裝在附屬鉆孔10中的獨立單元的形式制造。然而，如后面所看見的，機構的部分可與本體這樣形成一體。

現參照圖12-14，圖12-14示出了總的標注為54的用于切削刀片2的刀座如何形成在外套筒12中，更確切地說，在其止擋圈15的外部中(也參見圖10)。該刀座54包括多個凸構件或嵌齒55，多個凸構件或嵌齒55包含在邊沿中并且在其之間有凹狀槽或齒槽56。嵌齒55和齒槽的數量分別與切削刀片2的切削刃的數量一致，即，在該示例中是六個。因此，由于幾何學公理，嵌齒之間的齒距角α等于60°。各自齒槽56由兩個相對的齒側面、即平坦傾斜齒側面57和具有相對陡峭上升齒側面角的齒側面58界定。實踐中，齒側面57的齒側面角可以等于大約45°，而齒側面58的齒側面角可以接近90°。

有具有與嵌齒55相同的齒距角(60°)的嵌齒60的類似的邊沿59包含在切削刀片2中。這些嵌齒60由齒槽61分開，并且包括平坦傾斜齒側面62以及陡峭上升齒側面63。當齒圈彼此嚙合時，嵌齒沒有到達齒槽底部，即：僅齒側面57/62和58/63彼此接觸。

切削刀片2通過延伸穿過切削刀片2中的中心孔并擰進桿的內螺紋34中的螺釘7附接到桿32的第二端。

應當指出，各自平坦齒側面57和62分別只占據用于每個各自嵌齒結構的60°弓形的一個較小部分，如平面視圖所示的那樣。實踐中，平坦齒側面的弧角可等于大約5°。

本發明的功能和優點

在圖17中，切削刀片2示出在其可操作位置上。為此，各自切削刃交換機構的彈簧14保持可移動內套筒13與固定外套筒12間隔開。在這種狀態下，切削刀片2的內齒圈59與形成刀座并包含在套筒12中的向外面對的齒圈54嚙合。更確切地說，嵌齒的陡峭齒側面58、63彼此接觸。這些齒側面以這樣的方式放置，即：使得它們承載對切削刀片的可操作的切削刃作用的切削力，由此防止切削刀片轉動。

為了使切削刀片轉位，使用圖2所示的心軸70，心軸70被壓入本體的中空空間8，以通過其圓錐形表面71同時地推出所有彈射器32，更確切地說，抵抗彈簧14的作用。

從圖20a所示的初始位置(在該初始位置，可移動套筒13與固定套筒12最大程度間隔開，并且切削刀片的齒圈59與刀座54嚙合)，切削刀片被軸向向外推到如圖20b所示的位置。在該位置，切削刀片的齒圈59已經離開刀座54，此外，包含在套筒13中的齒尖29a也已經與齒尖21a接觸。現在，切削刀片可自由旋轉。切削刃交換機構的彈射器32沿箭頭A的方向的繼續軸向伸出致使套筒12以及彈射器32和切削刀片2開始沿箭頭B的方式轉動，更確切地說，通過迫使齒24的斜切邊緣表面27沿齒18(也參見圖9和10)的對應邊緣表面19滑動。從如圖20c所示的中間位置，切削刀片被進一步沿軸向方向向外推出，首先到如圖20d所示的位置，并且接著到如圖20e所示的位置。在這里，切削刀片與套筒12最大程度間隔開，此外，所有齒18和24分別完全嚙合相互作用的齒隙。在這種狀態下，直邊緣表面20和28正好彼此接觸，如箭頭D所示。由于這種接觸，套筒13不再可以轉動。現在已經完成了轉位操作的第一部分，彈射器以及切削刀片已經從如圖20a所示的位置到如圖20e所示的位置轉動了大約55°(假設，齒尖21a、29a應該以5°的弧角彼此交疊)。

當切削刀片應以其新的轉位位置回到其刀座中時，在該新的轉位位置，切削刀片準備好了下一次轉位操作，心軸70從中空空間8移除。以這樣的方式，彈射器32脫開接合并經受彈簧14的作用。在這個返回運動的最初階段期間，各自彈射器僅被賦予在箭頭E的方向上的軸向運動。當切削刀片接近附屬刀座時，切削刀片的齒圈59開始嚙合形成刀座54的固定齒圈。更確切地說，嵌齒60會嚙合齒槽56，反之亦然。為此，嵌齒60的平坦傾斜齒側面62會碰到嵌齒55的對應齒側面57，以在返回運動的最后階段期間，在切削刀片以及彈射器沿箭頭F的方向的強制轉動過程中抵靠彼此滑動。

本發明的優點是，其允許一個或多個切削刀片的簡單且快速轉位，切削刀片在轉位之后明確地通過壓縮彈簧而固定地按壓在附屬刀座中，壓縮彈簧在本體里面被很好保護。此外，制成自主單元的切削刃交換機構可以安裝在任何刀具中，而不管刀具是固定式的還是可移動的。當機構用于裝配有很多個切削刀片的銑刀時，彈射器的內端可向內伸入所有噴射器的共同的中空空間中，彈射器可以在單個集中控制操作中從該中空空間彈射出來，在該集中控制操作中，切削刀片集體轉位。

現參照圖21，圖21示出了本發明還可以如何應用于呈具有僅一個切削刀片2的車刀的形式的刀具。在這種情況下，切削刀片是圓的和雙面的，并且又包括沿切削刀片的兩個相反面中的每個面的單個環形切削刃36。同樣在這種情況下，切削刃交換機構6包括彈射器，該彈射器可按步轉動到六個不同位置，其中，齒圈54用作包括六個切向間隔開嵌齒的刀座。以類似的方式，包含在切削刀片中的齒圈59包括六個嵌齒。因此，在這種情況下，切削刀片可以轉位到六個不同位置，在其中的每個位置上，使用切削刃的周長的六分之一，即60°弧角。

本發明的可行修改

本發明不限于附圖所例示的實施例。因此，切實可行的是，將切削刃交換機構的止擋圈一體形成在適當本體中，使得止擋圈由圍繞本體中的鉆孔的圈狀部分形成，機構的彈射器可通過該圈狀部分來回直線移動。此外，除了正好是螺旋壓縮彈簧外，可壓縮的力發生器也可以是其它壓縮彈簧，例如盤形彈簧、氣體彈簧等。此外，用以強制轉動彈射器以及與彈射相關的切削刀片的工具不必須是所述種類的在筒壁中的斜切的齒。因此，使用具有大螺距的螺紋結構是切實可行的。